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Mathematiker modellieren das Kühlen von Grobblechen

Juni 2018 — Die Saar-Universität forscht bei der AG der Dillinger Hüttenwerke daran, die Grobblechkühlung als Modell abzubilden. Im Zentrum steht dabei die Temperierung aus der Walzhitze. Sie ist entscheidend, sollen die Eigenschaften von Stählen eingestellt werden.

For our English speaking readers:
Mathematicians model the cooling of heavy plate
Saarland University is working in collaboration with Dillinger Hüttenwerke on modelling heavy plate cooling. The focus is on tempering from the rolling heat. This is important if the steel properties are to be set.

Hierzu braucht es mathematische Modelle. Sie sollen steigenden Anforderungen an die Materialeigenschaften begegnen und helfen, die Produktion weiter zu automatisieren. Die AG der Dillinger Hüttenwerke unterstützt die Forschung mit 300000 Euro. Begonnen hatte das Projekt in 2015. Start der zweiten Projektphase war April 2018. „Wie wichtig die Kühlung für die Eigenschaften des Stahls ist, war mir vor ein paar Jahren gar nicht bewusst“, sagt Thomas Schuster. Als der Professor für Numerische Mathematik an der Saar-Uni vor drei Jahren in die erste Phase des gemeinsamen Projekts „Inverse Modellierung und Simulation von Laminar-Kühlprozessen” mit Dillinger einstieg, dachte er noch: Vorne werden die heißen Bleche in die Kühlstraße reingefahren, dann wird Wasser beaufschlagt und am Ende kommt der abgekühlte Stahl heraus.

 

Dass der Prozess alles andere als trivial ist, wurde ihm schnell bewusst: „Die Anforderungen an den Stahl sind von Kunde zu Kunde unterschiedlich“, sagt Schuster. Sein Doktorand Dimitri Rothermel nennt ein Beispiel: „Jemand möchte vielleicht eine Brücke bauen. Also soll der Stahl zäh und zum Schweißen geeignet sein. Für eine andere Stahlsorte, etwa zur Herstellung von Baggern, ist vielleicht die Festigkeit wichtiger.“ 

Bernd Münnich ist Technikvorstand bei Dillinger. Er  betont die Bedeutung einer optimalen Kühlung: „Die Anforderungen werden komplexer. Intelligente Kühlung kann dabei den Einsatz teurer Legierungsmittel reduzieren und ist auch wirtschaftlicher.“ In einem besseren Verständnis der Kühlprozesse sieht Münnich einen Innovationsschub. Bisher nutze Dillinger für die Steuerung der Kühlanlage eine umfangreiche Datenbank, eine Art Bibliothek. Sie enthält Einstellungen der Kühlanlage, die je nach Kundenanforderung angewendet werden sowie Prozessparameter, die jedoch nicht immer genau auf die Bedingungen passen, wie sie in der Kühlanlage herrschen. Gelingt es, ein mathematisches Modell auf Basis von Produktions- und Versuchsdaten zu erarbeiten, das die Erfahrungswerte der Experten spiegelt, so könnte man den Prozess besser auf die Anforderungen zuschneiden.

2015 bis März 2018 war zunächst ein mathematisches Modell in Form einer nichtlinearen Wärmeleitungs-Gleichung entwickelt worden. Diese ermöglicht, den Prozess über die gesamte Kühlstraße hinweg abhängig von Geschwindigkeit und Position in der Kühlstraße zu beschreiben. In der nun beginnenden zweiten Phase wollen Schuster, Rothermel und Dillinger eine mathematische Grundlage finden, mit der die Steuerung der Kühlung in Abhängigkeit von Wasserbeaufschlagung und Durchfahrgeschwindigkeit des Kühlblechs präzise möglich ist. Ende 2019 soll das Projekt abgeschlossen sein. „300000 Euro Förderung ist für die Mathematik schon eine große Summe“, betont Thomas Schuster: „Anders als zum Beispiel Materialwissenschaftler brauchen wir keine Großgeräte, die sechs- oder siebenstellige Summen kosten.“ Das Teuerste und Wertvollste in der Mathematik seien Mitarbeiterstellen. Dezember 2017 hatte Dillinger zudem die Fortsetzung der Kooperation mit der Materialwissenschaft und der Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes und dem Steinbeis-Forschungszentrum für Werkstofftechnik über knapp eine 1 Mio. Euro für weitere drei Jahre bekannt gegeben.

Universität des Saarlands
Fachrichtung Mathematik
Campus, Geb. E1 1
66123 Saarbrücken
Ansprechpartner ist Thomas Schuster
Tel.: +49 681 302-3018
thomas.schuster@num.uni-sb.de
www.num.uni-sb.de/schuster

AG der Dillinger Hüttenwerke 
66748 Dillingen/Saar
Ansprechpartner ist Bernd Münnich
Tel.: +49 6831 47-0
info@dillinger.biz
www.dillinger.biz

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